飽和柔性樁複合地基表面振動特性研究

《飽和柔性樁複合地基表面振動特性研究》是依託上海交通大學，由宋春雨擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：飽和柔性樁複合地基表面振動特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋春雨
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

表面波技術一直試圖被工程界用來檢測豎向柔性樁複合地基的質量，但飽和土體中的流固耦合效應及豎向柔性樁對波動信號的干擾使該問題變得異常複雜。本項目針對飽和土中柔性樁複合地基，擬建立飽和介質三維動力有限元無限元耦合模型，分析地麵點源激振作用下飽和柔性樁複合地基振動場，考察樁土滲透係數、柔性樁體的反射、透射和繞射作用以及柔性樁之間的相互干擾對表面振動信號的影響。研究地面振動信號的幅頻、相頻特性隨振源和柔性樁空間位置變化而變化的規律。論證目前複合地基設計中套用水平層狀地基等效計算方法的局限性。現場對水泥攪拌樁、砂石樁複合地基進行多道表面波試驗，驗證柔性樁的物理幾何特性及空間布置形式在表面波頻散曲線上的反應特徵。並套用飽和介質有限元無限元耦合解分析樁土參數對實測信號的靈敏度，在此基礎上，反演複合地基的工程參數。本項目研究成果將使表面波法測試複合地基的結果更加可靠，同時進一步完善複合地基表面振動傳播理論

結題摘要

本項目針對飽和土中柔性樁複合地基，建立飽和介質三維動力有限元無限元耦合模型，編制計算程式，分析地麵點源激振作用下飽和柔性樁複合地基振動場，考察樁柔性樁體的反射、透射和繞射作用以及柔性樁之間的相互干擾對表面振動信號的影響。通過分析發現，由於豎向增強體的反射、折射和繞射，在某些特定頻段，地面震動具有幾何衰減特性，呈現較為強烈的頻阻效應；通過對彌散曲線的研究表明，在數倍柔性樁加固深度的波長下，表面波的波速高於天然地基的波速，兩者之間的差別與柔性樁的尺寸、間距、材料強度等參數相關，因此難以從彌散曲線上的半波長估算複合地基的加固深度。而通過單樁飽和複合地基上塊體振動回響及塊體速度導納靈敏度分析發現，單樁複合地基上塊體振動規律與柔性樁尺寸，柔性樁和樁周土剛度、滲透性，以及塊體尺寸有關。因完整樁臨界樁長、缺陷樁缺陷臨界深度的存在，將使塊體振動法檢測柔性樁完整性受到一定的限制。複合地基剛度與低頻速度導納的相關性良好，並給出了利用低頻導納值推求地基動剛度的修正公式以及基於有限元無限元耦合模型的反演柔性樁彈性模量的阻尼最小二乘方法。本項目研究成果進一步完善複合地基表面振動傳播理論，對套用振動測試評估複合地基質量有更深入的認識。